何为同步磁阻电动机？

一、运行原理和基本结构

运行原理

同步磁阻电动机（简称SynRM）本质是一种具有磁阻性质的同步电机，其运行原理与开关磁阻电动机相似，与传统的交、直流电动机有着根本的区别，它不像传统电动机那样依靠定、转子磁场相互作用形成转矩，而遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩   ，这种转矩叫做磁阻转矩。而有别于开关磁阻电动机的定子开关旋转磁场，SynRM的定子磁场为正弦波旋转磁场。SynRM定子一般采用传统三相交流电动机的定子结构，但其转子结构比较特殊，转子上开有很多槽。特殊的转子结构实现 SynRM 交、直轴磁路巨大的磁阻差异，呈现强烈的凸极性，从而产生磁阻性质的驱动转矩。

图1所示的是SynRM的转子某一极结构示意图，取转子凸极中心线即磁阻小的为d轴,逆时针超前90电角度为q轴。SynRM的运行原理和开关磁阻电机的原理一样，都是遵循磁阻最小原理。由于磁通总是沿着磁阻最下的路径闭合，因此，当定子上产生旋转磁场时，由于SynRM的转子在不同位置的磁路磁阻不同，扭曲的的磁场将会产生磁阻力驱动转子旋转。图2-图4所示的是SynRM转子处于不同位置状态产生磁阻转矩的原理示意图。整个磁路由定子、气隙、转子三部分组成，定子上有绕组，转子具有凸极性。当定子绕组上通入电流 时，绕组中产生的磁通从定子的一端经过气隙、转子，在定子的另一端闭合。由于转子是凸极结构，磁路上的磁阻随着转子位置的变换而变化。如状态a所示，定子磁场的轴线与d轴重合，此时磁路上磁阻最小，此时不产生磁阻转矩；当转子处于状态b所示位置时，转子d轴与定子磁场的轴线存在一个夹角，磁场发生扭曲，产生磁阻力驱动转子旋转，使磁阻的磁阻最小。而状态c所示的转子位置，虽然磁路磁阻最大，但是磁场轴线与转子q轴重合，磁力线分布均匀，不存在扭曲现象，因此也没有磁阻转矩，但是由于转子稍微偏转即回到状态b，因此此时为不稳定状态。

基本结构

SynRM的定子一般采用的是传统的三相交流电动机的定子结构。区别主要在转子结构上。随着技术的发展，SynRM的转子结构不断的在演变，现阶段转子的结构形式主要有两种：横向叠片形式（TLA）和轴向叠片各向异性形式（ALA），如图5-图6所示。ALA结构由高导磁材料与非导磁绝缘材料沿轴向交替叠压而成，具有非常强烈的凸极性，因此转矩密度和功率因数都较高，但是工艺复杂，制造不便。TLA结构采用传统的冲制与叠压工艺，转子结构简单，机械强度高，生产成本低  。但是相对来说凸极性不如ALA结构强烈，因此转矩密度和功率因数较ALA结构有所不如。

产品特点

同步磁阻电机本质（SynRM）是一种具有磁阻性质的同步电机，其运行原理遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。与传统直流电动机相比，SynRM 没有电刷和环，简单可靠，维护方便；与传统交流异步电动机相比，SynRM 转子上没有绕组，则没有转子铜耗，提高了电机的效率；与开关磁阻电机相比，SynRM 转子表面光滑、磁阻变化较为连续，避免了开关磁阻电机运行时转矩脉动和噪声大的问题，同时SynRM 定子为正弦波磁场，控制简单，硬件平台成熟，从而降低了驱动控制系统的成本费用；与永磁同步电机相比，SynRM 转子上没有永磁体，成本更低，无弱磁难和失磁的问题，长期使用，效率更稳定。

控制策略

同步磁阻电动机的控制策略与永磁同步电动机（PMSM）非常相似,可以采用PMSM常用的矢量控制和直接转矩控制等策略 。

矢量控制的目的是实现转矩和磁场控制分量的解耦，以便于独立的控制电机定子电流中的励磁分量和转矩分量,实现电流的优化控制。矢量控制的三种基本控制思路：最大转矩电流比（MPTC）、最大功率因数、最大效率控制。其中最大转矩电流比是比较常用的一种方案，该方案能够减小铜耗，提升电机的效率。

直接转矩控制（DTC）是继矢量控制之后又一高性能的交流变频调速技术。在静止坐标系下计算与控制交流电动机的转矩，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。直接转矩控制着眼于转矩的快速响应，在定子坐标系下直接进行磁链和转矩控制，是一种具有高静、动态性能的交流调速方法。直接转矩控制本质上是鲁棒性的，对电机参数的变化不敏感。避免了复杂的坐标变换和参数运算，因此，实际系统十分简单，非常容易实现。逆变器成本低，效率高，动态性能好。

应用范围

同步磁阻电动机具有坚固可靠、高效节能、调速范围广、维护方便等特点。其转子上没有永磁体，没有失磁风险，效率长期稳定，满足工业自动化如纺织、风机水泵、传送带、交通运输等各个行业的调速驱动需求，是交流驱动领域的一种高性价比调速驱动解决方案。